Budou řasy vyrábět kyslík ve vesmíru? Český výzkum zjišťuje, jak nastavit fotosyntézu pro podmínky mikrogravitace

„Laboratorní fotobioreaktory mají uvnitř suspenzi řas a sinic. Máme jich tady několik s různými řasami a mikroskopickými sinicemi,“ ukazuje Irena Brányiková v Ústavu chemických procesů Akademie věd nasvícené skleněné válce. V každém jsou čtyři decilitry vody s mikroskopickými zelenými organismy. Tekutina je místy světle, místy tmavě zelená a probublávají v ní bublinky.

Jaroslav Kousal a Irena Brányiková pracují na experimentu, který je mezi vybranými pro českou cestu na Mezinárodní vesmírnou stanici|foto:Martin Srb, Český rozhlas

„Pracujeme s fotosyntetickými organismy, které stejně jako rostliny známé z přírody přeměňují oxid uhličitý, světelnou energii a vodu na organickou hmotu neboli biomasu a kyslík,“ vysvětluje vědkyně, co je hlavním účelem fotobioreaktoru.

Základem je elektrolýza

Vypadá to jako ideální zdroj kyslíku a potravin při pobytu ve vesmíru. Podobný nápad se objevil už před desítkami let například ve vědeckofantastickém filmu Ikarie XB-1, připomíná Jaroslav Kousal, odborník z Fakulty strojní ČVUT a Matematickofyzikální fakulty Univerzity Karlovy. Ve skutečnosti ale reaktory s řasami astronauti dosud nepoužívají.

„Základem je elektrolýza. Pro nouzové situace jsou tam takzvané kyslíkové svíce, což je čistě chemická záležitost. Ty systémy fungují vlastně velmi dobře, třeba recyklace vody je zvládnutá už poměrně dobře, kyslík nakonec vlastně taky, ale je tam pořád problém, že to není uzavřený cyklus. Vždycky tam jsou nějaké spotřební materiály,“ vysvětluje.

Právě proto se vědci nevzdávají myšlenky využít zelené řasy. Jenže v takzvaném stavu beztíže by bublající bioreaktory nefungovaly.

Laboratorní fotobioreaktory mají uvnitř suspenzi řas a sinic|foto:Martin Srb, Český rozhlas

Co s bublinkami při mikrogravitaci

„Řasy ve vesmíru jako takové, to samo o sobě není novum. Obtížné je dosáhnout mimo jiné důkladné výměny plynů,“ pokračuje Jaroslav Kousal. V podmínkách zemské gravitace totiž bublinky, které hadičky zavádějí ke dnu, stoupají nahoru. „To se ale při mikrogravitaci nestane. Bublina zůstane tam, kde ji vypustíte.“

Čtěte také

Dočištění vody, práce pro řasy. Rozkládají léčiva a pohltí i těžké kovy, slibují si brněnští vědci

Zelené buňky přitom potřebují, aby se bublinky vzduchu pohybovaly – aby tak měly dostatek oxidu uhličitého, a přitom se neutopily v kyslíku. „Nám lidem se to líbí, protože kyslík dýcháme, ale pro řasy to je jed a potřebují se ho zbavit. Když koncentrace kyslíku v kapalině stoupne nad nějakou mez, zastaví to růst řas,“ doplňuje Irena Brányiková.

Vědci proto musí pro vesmírné použití bublinky rozpohybovat jiným způsobem. Irena Brányiková a Jaroslav Kousal právě pracují na experimentu, který je mezi vybranými pro českou cestu na Mezinárodní vesmírnou stanici.

Jak namíchat tu správnou fotosyntézu

„Design se bude ještě upřesňovat, ale pravděpodobně to budou kapiláry – tenké trubičky a v nich malé písty, kde vždy bude kousek kapalina, kousek plyn, kousek kapalina, kousek plyn. Bublinky se budou tvořit střídavým pumpováním,“ přibližuje výzkumnice a dodává, že podmínky mikrogravitace zatím vědci simulují s pomocí počítače.

Čtěte také

Magazín Experiment SPECIÁL: Prohlédněte si výcvikové středisko ESA s českým astronautem Alešem Svobodou

„Reálně by ten experiment šel uspořádat i jinak, ale tenhle způsob nám zatím vyšel jako nejlépe realizovatelný,“ dodává její vědecký kolega.

Ani když experiment uspěje, neznamená to ještě, že by si astronauti hned mohli pochutnávat na řasách a jejich kyslíku. Nastavit fotosyntézu je složité i na Zemi, řasy totiž potřebují správnou teplotu i barvu osvětlení.

„Tady je studená bílá, teplá bílá, červená, oranžová, zelená, modrá,“ ukazuje Irena Brányiková jednotlivé barevně nasvícené válce. „Testujeme, jak energeticky náročné je vypěstovat jednak biomasu takzvané spiruliny, ale i fykocyanin, což je antioxidant. Tady běží řada pokusů, které porovnávají podmínky.“

Už dnes se v bioreaktorech připravují některé potravinové doplňky. Pro astronauty je to podle vědců nejvýhodnější způsob, jak zajišťovat kyslík beze ztrát.

Čeští vědci připravují pro Mezinárodní vesmírnou stanici v současnosti čtrnáct vědeckých experimentů. Jak pokračuje vyjednávání s Evropskou kosmickou agenturou? Poslechněte si rozhovor s Ondřejem Rohlíkem, manažerem programu a jedním z českých zástupců v orgánech ESA, v záznamu celého Magazínu Experiment.